限制性饮食的神经机制.pdf

<p>本文分别从认知限制和去抑制进食倾向两个维度回顾了限制性饮食的ERP和脑成像研究，初步提出限制性饮食者对食物的“冷热”加工模型，并对今后的研究提出了展望。【关键词】限制性饮食；认知限制；去抑制进食；神经机制中图分类号:R395.1文献标识码:A文章编号:1005-3611(2012)05-0642-04Neural Mechanism of Restrained EatingZHOU Yi-zhou，CHEN Hong，GAO XiaoSchool of Psychology，Key Laboratory of Cognition and Personality(Ministry of Education)，Southwest University，Chongqing 400715，China【Abstract】This paper introduced the ERP and brain mechanism studies on the dimension of cognitive restraint and ten-dency toward disinhibitive eating respectively,and put forward the restrained model of“cool-hot”processing.Future stud-ies are also advanced.【Key words】Restrained eating；Cognitive restraint；Disinhibitive eating；Neural mechanism通讯作者：陈红限制性饮食(restrained eating)指长期关注体重，并以减肥为目的的慢性节食行为1。该行为涉及生理上进食的冲动和抵抗这种冲动所作出的认知努力。关于限制性饮食行为的理论模型有边界模型2和目标矛盾理论模型3。边界模型强调由于长期节食，限制性饮食者往往存在过度进食的行为，他们的进食行为更加依赖于外部食物线索。在经典的“预加载（preload）”范式中，限制性饮食者在饥饿状态下消耗少量高卡路里食物之后会发生去抑制进食。此外，导致去抑制进食的因素还包括焦虑、压力、负性情绪等2。而目标矛盾理论模型则假设限制性饮食者的饮食行为受进食的享乐目标和体重控制的节食目标这两个互不相容的系统的控制3-5。纵观以往关于限制性饮食行为的研究，可以将限制性饮食行为划分为认知限制和去抑制进食倾向两个维度。以下分别从认知限制和去抑制进食倾向这两个维度对限制性饮食的神经机制研究进行回顾，并对今后的研究方向提出了展望。1认知限制的神经机制研究1.1ERP研究在最早的一项ERP研究中，Hachl等人6采用阈下呈现食物词与非食物词的方式，要求被试在饥饿或预加载食物条件下，识别阈下呈现的刺激。结果发现，ERP的P2成分受饮食类型和预加载的影响，表现出被试类型与预加载的交互作用。具体表现为，在饥饿条件下，限制性饮食者比非限制性饮食者存在更大的P2波幅，在预加载条件下，限制性饮食者比非限制性饮食者存在更小的P2波幅。由于P2与注意分配有关，P2越大表明投入更多的注意资源7，因此这可能意味着在饥饿条件下，限制性饮食者对所有刺激加工投入了更多的注意资源，而在预加载条件下对刺激加工投入了更少的注意资源。同时，限制性饮食者在饥饿条件下比饱食条件下有更大的P2波幅，而非限制性饮食者在饥饿条件下比饱食条件下有更小的P2波幅，这表明食物摄取对于限制性饮食者和非限制性饮食者有相反的效应。但是P2波幅的效应没有刺激特异性，这与后文将提到的Silva等人发现的限制性饮食者与非限制性饮食者的额叶不对称模式相似8，可能意味着这两组被试存在不同的刺激加工模式。另外，限制性饮食者均比非限制性饮食者存在更大的P3波幅（尤其是更晚的SW成分）。P3波幅增高可能意味着个体在信息加工过程中投入了更多的心理资源量9，那么该研究可能意味着限制性饮食者不得不在更大程度上抑制不相关的激活来完成阈下刺激识别任务，反映了限制性饮食者普遍存在的认知抑制。同样发现限制性饮食者与非限制性饮食者的刺激加工模式存在差异的还有Kemmotsu等人的研究10。Kemmotsu等人采用Oddball范式考察了由TFEQ-R筛选的限制性饮食者和非限制性饮食者在禁食3小时后，对食物气味和非食物气味的嗅觉ERP差异。研究发现，限制性饮食者比非限制性饮食者的N1P2、N1P3成分波幅均更小，而与刺激类型无关，这也暗示了这两类人嗅觉刺激的加工模式存在差异。同时，更小的N1P2和N1P3也反映了限制性饮食者成功地抑制了对食物气味的注意。对成功的限制性饮食者的研究发现11，成功节食者左侧额叶及额-顶区记录到的由放大面孔诱发的P3波幅比非节食者更大。由于“变胖”面孔可能涉及到了对体重的表征12，13，因此，成功节食者在额-顶区增加的反应可能反映了与注意和记忆相关的机制，促进了适当的行为反应。1.2脑成像研究对认知限制维度的限制性饮食行为的脑成像研究发现，背侧前额叶皮质(dorsal prefrontal cortex，DPFC)和眶额叶皮质642Chinese Journal of Clinical Psychology Vol.20 No.5 2012DOI:10.16128/ki.1005-3611.2012.05.030(orbitofrontal cortex，OFC)在限制性饮食者对食物认知限制的过程中扮演了重要的角色。DelParigi等人14采用PET技术探讨了成功的节食者与非节食者实际摄入食物时的大脑活动特点。每个被试均扫描三次，第一次扫描为禁食36小时后的静息状态，第二次扫描为预加载2ml液体食物之后，第三次扫描为摄入可达饱食感数量的液体食物之后。结果发现，在比较饱食与禁食的局部脑血流量（Regional Cerebral Blood Flow，rCBF）时，成功的节食者比非节食者在背侧前额叶(DPFC)、背侧纹状体(DS)以及小脑前叶(ACL)有显著更多的激活；对于非节食者来说，在眶额皮质(OFC)有显著的激活，然而成功的节食者在此区域有去活化的趋势。更重要的是，DPFC的rCBF与认知限制得分成正相关，而OFC的活动与认知限制得分呈负相关。OFC与DPFC的重要作用在Burge等人的研究中也得到了验证。Burge等人15探讨了荷兰人饮食行为问卷分数与实际的食物摄取、预期的食物摄取以及观看食物图片时的脑激活的关系。结果显示，在实际食物摄取条件下，荷兰人饮食行为问卷与OFC、DPFC的激活成正相关；在预期的食物摄取条件和观看美味食物图片条件下，未发现荷兰人饮食行为问卷与奖赏脑区有显著相关。以上两项研究均发现在进食条件下，成功的限制性饮食者的DPFC激活与认知限制分数存在正相关。DPFC被认为是行为认知控制的中枢点，尤其是当行为必须由内部状态或者意图所引导的时候16，即所谓的“自上而下”加工。因此，DPFC可能是涉及限制性饮食行为认知限制核心的脑区17，18。而两项研究所发现的节食者OFC激活与认知限制的关系却存在差异，前一项研究中OFC与认知限制的负相关是在饱食条件下得到的，而后一项研究中两者的正相关是在摄入少量食物（0.5毫升的巧克力奶昔）时发现的。因此，两项研究结果的差异可能与进食量有关。OFC涉及对食物奖赏价值的 编 码19-21，它反映了对食物“自下而上”的加工。解剖学研究发现，DPFC与OFC是相互连接的脑区；脑功能上OFC与DPFC的活动是负相关的，DPFC通过引起对边缘系统、旁边缘系统，包括脑岛皮层、OFC和海马等区域的抑制控制来实现对一顿饭的终止22。因此，研究结果可以解释为，成功的限制性饮食者对于美味食物的奖赏具有更高的反应性，但是他们在尝试着去调节这个反应。在进食条件下，成功的节食者大脑中，抑制食物奖赏的反馈回路连接了DPFC与OFC，对食物奖赏的抑制很有可能就是这个背侧前额叶眶额叶回路的目标，这个回路连接自上而下的控制(DPFC)与自下而上的信息加工(OFC)。对此回路的有效调节可能就是节食者成功节食的机制所在。2去抑制进食倾向的神经机制研究2.1ERP研究目前，有两项研究分别探讨了由限制性饮食问卷（RS，反映去抑制饮食倾向）界定的限制性饮食者静息态下大脑活动的不对称性，以及不同动机情境下限制性饮食者对高能量食物线索的加工过程。由RS量表界定的限制性饮食者额叶静息态EEG活动水平表明8，限制性饮食者在静息态下，右侧前额叶皮质活动显著大于左侧，表现出右侧前额叶不对称性，而非限制性饮食者并未表现出显著的大脑两半球差异。由于静息状态下前额叶不对称可以反映趋近-回避动机以及情绪的差异23，那些表现出右侧前额叶不对称的个体更可能体验到消极情绪24。因此，研究者指出，限制性饮食者倾向于对特定刺激做出消极的情感反应，对能唤醒消极情绪的情境特别敏感，一旦消极情绪被激发，限制性饮食者则采用解除饮食限制的方式予以应对，因此出现去抑制进食行为。这在一定程度上解释了为什么一部分节食者无法成功抑制饮食。在不同动机情境中对食物线索的加工过程也在一定程度上揭示了限制性饮食者去抑制进食的原因25。在实验中操纵食物图片的可获得性，制造两种不同的动机情境，告知被试图片中一半的食物在实验完成后可获得，而另一半食物则不可获得。结果显示，对于限制性饮食者来说，不可获得食物诱发的晚期正波（Late positive potentials，LPP）相比于可获得食物增大了，然而非限制性饮食者的LPP没有被食物可获得性所调节。由于有研究表明LPP波幅减小与认知控制有关26，27。那么可以解释为，在某些特定的动机背景下，去抑制倾向较高的限制性饮食者并没有成功地进行认知控制以实现成功节食。以上两项研究从不同角度揭示了限制性饮食者去抑制倾向的原因。右侧额叶活动模式，以及ERP晚期动机成分的活动增强(如LPP)，均有可能是导致限制性饮食者去抑制进食的原因。2.2脑成像研究近年来，关注限制性饮食者去抑制倾向的脑成像研究结果表明，涉及限制性饮食者节食失败的相关脑区至少有以下几个：加工食物线索奖赏相关的眶额叶皮层（OFC）、奖赏回路中腹侧纹状体的伏隔核（NAcc）以及与执行功能、进食行为控制有关的背侧前额叶皮质（DPFC）。同时，三项研究结果均显示，在饥饿、禁食状态和饱食状态下，限制性饮食者的大脑活动特点有显著差异，他们会根据饥饿动机状态来调节对食物线索的反应。Coletta等人28采用fMRI技术探讨了由RS量表筛选的限制性饮食者在禁食8小时和饱食状态下观看食物图片时的大脑激活模式。结果显示，在饥饿状态下，非限制性饮食者对高美味食物所广泛激活的脑区与生理饥饿（颞上回、海马旁回、豆状核）、自下而上的食物奖赏加工(OFC)以及强化脑区(豆状核)有关；相反，限制性饮食者则仅仅在涉及到对食物刺激的低级加工的小脑有显著激活。而在饱食时观看高美味食物图片，非限制性饮食者则激活了涉及抑制将来饮食行为的右侧前额叶和涉及终止进餐的左侧扣带回，同时也激活了与记忆相关的脑区（楔前叶、海马旁回）；而限制性饮食者除了在小脑有激活外，在OFC、DPFC以及左侧脑岛皮质激活更强。结果揭示，限制性饮食者无法像正常人一样对生理饥饿有相应的反应；而在饱食状态下，限制性饮食者的大脑又无法像正常人一样对食物存在正常水平抑制性反应，相反却有中国临床心理学杂志2012年第20卷第5期643更多的食欲动机相关脑区的激活。限制性饮食者在进食之后有可能体验到对美味食物更强烈的食欲动机。为了进一步考察节食失败 的 神 经 机制，Demos等人29要求由RS界定的限制性饮食者在摄取水和奶昔之后观看食物图片。结果表明，限制性饮食者在摄取奶昔之后NAcc活动增加。由于NAcc涉及到对食物奖赏的预期30，并且与过度饮食相关31，那么，该研究结果揭示了限制性饮食者节食失败的原因，即他们在摄入了高能量食物后，与食物奖赏预期相关的脑区-NAcc-活动不减反增，从而导致摄入更多的高能量美味食物，导致节食失败。这可能也是这类人群出现节食与过度进食交替出现的原因之一。在最近的一项脑成像研究中，研究者控制了基因、家庭环境、个人经验等因素的影响，考察了10对同卵双生子面对食物线索的大脑活动特点32。fMRI数据显示，摄入少量高能量奶昔的预加载操作使限制性饮食者对高热量食物线索在杏仁核和枕叶皮层较正常组的激活更低，这两个区域分别涉及对食物吸引力、动机和食物线索的价值分配。而对低热量食物线索，限制性饮食者在涉及编码食物奖赏价值的OFC和枕叶皮质活动显著增加，这意味着限制性饮食者在预加载之后，一方面由于高热量食物对他们而言是“违禁食品”因而对该类食品进行了认知限制，而另一方面将注意更多的转向了低热量食物线索，这也可能是限制性饮食者节食失败的原因之一。3小结与展望总结以上研究结果，本文提出限制性饮食者对食物的“冷热”加工模型构想。“冷”加工即以控制体重增加为目标的对食物及食物线索的执行控制功能，强调对食物引起的优势反应的抑制和自我控制，主要涉及的脑区为与进食行为控制有关的背侧前额叶皮质(DPFC)，是一种“自上而下”的控制加工。“热”加工即由于长期的认知抑制，使得限制性饮食者反而增加了食物奖赏特性所带来的愉快体验或预期享乐的表征，从而在行为上导致去抑制进食。同时，“热”加工系统则受动机情感诱发，容易受到高热量食物环境、情境、压力等因素的影响，主要涉及的脑区包括与加工食物线索奖赏有关的眶额叶皮层(OFC)，奖赏回路中的伏隔核（NAcc）、纹状体以及杏仁核，是一种“自下而上”的自动加工。两个系统进行对抗的结果在一定程度上能够解释为什么有的人节食成功了而有的人失败了。但是，已有研究还存在一些不足和缺陷，这也是未来研究尚待解决的问题和研究方向。首先，对限制性饮食者的操作化定义不统一。对于同一量表，存在被试筛选标准不统一的问题。其次，目前尚没有直接比较成功和失败限制性饮食者的脑机制研究，在今后的研究中有很大必要区分成功的限制性饮食者和失败的限制性饮食者，考察成功和失败的限制性饮食者在不同动机状态（饥饿和饱食）对食物线索的加工等方面的认知神经机制。再次，大部分研究都在检验被试对于外部刺激（比如食物线索）的反应，然而，评估大脑功能在静息时的研究内容同样有重要意义。比如，冲动性不同的被试，在面对高吸引力食物时，很可能存在着静息状态下大脑激活的差异。与此同时，评估刺激所引起的大脑激活的时程可以帮助解释脑成像研究的结果，比如，对边缘系统和前额叶激活时程的确定可以帮助确定是自上而下激活还是自下而上激活。未来研究可以将ERP和fMRI技术结合起来系统地考察对食物线索认知加工的时程和脑区激活。此外，由于饮食决策常常在趋近（如预期奖赏）和回避（预期的体重增加）之间产生冲突，那么，关注冲突监控的脑区（比如前扣带皮层）亦是未来研究的问题之一。另外，压力等因素带来的不良情绪比如焦虑，是否会与食物预加载带来相似的大脑反应模式，也值得探讨。参考文献1Herman CP,Mack D.Restrained and unrestrained eating.Journal of Personality,1975,43:647-6602Herman CP,Polivy J.A boundary model for the regulationof eating.In Stunkard AJ,Stellar E.Eating and its disor-ders.New York:Raven Press,1984.141-1563Stroebe W,Mensink W,Aarts H,et al.Why dieters fail:Testing the goal conflict model of eating.Journal of Experi-mental Social Psychology,2008,44(1):26-364Papies EK,Stroebe W,Aarts H.A social cognitive analysisof hedonic processes in self-regulation.European Reviewof Social Psychology,2008,19:339-3835Stroebe W,Papies EK,Aarts H.From homeostatic to hedo-nic theories of eating:Self-regulatory failure in food-richenvironments.Applied Psychology:An International Review,2008,57:172-1936Hachel P,Hempel C,Pietrowsky R.ERPs to stimulus iden-tification in persons with restrained eating behavior.Inter-national Journal of Psychophysiology,2003,49(2):111-1217崔芳，罗跃嘉.不同共情能力个体加工情绪面孔的ERP研究.中国临床心理学杂志，2009，17(4）：390-3938Silva JR,Pizzagalli DA,Larson CL,et al.Frontal brainAsymmetry in restrained eaters.Journal of Abnormal Psy-chology,2002,111(4):676-6819朱熊兆，陈斌，姚树桥，王晓燕.不同程度述情障碍大学生听觉P300的实验研究.中国临床心理学杂志，2006，14(3)：283-28510Kemmotsu N,Murphy C.Restrained eaters show alteredbrain response to food odor.Physiology and Behavior,2006,87(2):323-32911 Babiloni C,Del Percio C,Triggiani AI,et al.Frontal-pari-etal responses to“oddball”stimuli depicting“fattened”faces are increased in successful dieters:An electroenceph-alographic study.International Journal of Psychophysiology,2011,82(2):153-16612 Babiloni C,Del Percio C,De Rosas M,et al.Attentionalcortical responses to enlarged faces are related to body fat644Chinese Journal of Clinical Psychology Vol.20 No.5 2012in normal weight subjects:An electroencephalographicstudy.Clinical Neurophysiology,2009,120(5):922-93113 Babiloni C,Del Percio C,Valenzano A,et al.Frontal atten-tional responses to food size are abnormal in obese subjects:an electroencephalographic study.Clinical Neurophysiology,2009,120(8):1441-144814 DelParigi A,Chen K,Salbe AD,et al.Successful dietershave increased neural activity in cortical areas involved inthe control of behavior.International Journal of Obesity,2007,31:440-44815 Burger KS,Stice E.Relation of dietary restraint scores toactivation of reward-related brain regions in response tofood intake,anticipated intake,and food pictures.NeuroImage,2011,55:233-23916 Miller EK,Cohen JD.An integrative theory of prefrontalcortex function.Annual Review of Neuroscience,2001,24:167-20217 Appelhans BM.Neurobehavioral inhibition of reward-driv-en feeding:Implications for Dieting and Obesity.Obesity,2009,17(4):640-64718 Delgado MR,Gillis MM,Phelps EA.Regulating the expec-tation of reward via cognitive strategies.Nature Neurosci-ence,2008,11:880-88119 NT Le DS,Pannacciulli N,Chen K,et al.Less activation inthe left dorsolateral prefrontal cortex in the reanalysis of theresponse to a meal in obese than in lean women and itsassociation with successful weight loss.The American Jour-nal of Clinical Nutrition,2007,86(3):573-57920 Rolls ET,McCabe C.Enhanced affective brain representa-tions of chocolate in cravers vs.non-cravers.EuropeanJournal of Neuroscience,2007,26:1067-107621 Rothemund Y,Preuschhof C,Bohner G,et al.Differentialactivation of the dorsal striatum by high-calorie visual foodstimuli in obese individuals.Neuroimage,2007,37(2):410-42122 Jean-Franc,Ois Gautier.Effect of satiation on brain activ-ity in Obese and Lean women.Obesity Research,2001,9:676-68423 Davidson RJ.Affective neuroscience and psychophysiology:toward a synthesis.Psychophysiology,2003,40:655-66524 Lowe MR,Van Steenburgh J,Ochner C,et al.Neural cor-relates of individual differences related to appetite.Physiol-ogy and Behavior,2009,97(5):561-57125 Blechert J,Feige B,Hajcak G,et al.To eat or not to eat?Availability of food modulates the electrocortical responseto food pictures in restrained eaters.Appetite,2010,54:262-26826 Foti D,Hajcak G.Deconstructing reappraisal:Descriptionspreceding arousing pictures modulate the subsequent neuralresponse.Journal of Cognitive Neuroscience,2008,20(6):977-98827 Krompinger JW,Moser JS,Simons RF.Modulations of theelectrophysiological response to pleasant stimuli by cogni-tive reappraisal.Emotion,2008,8(1):132-13728 Coletta M,Platek S,Mohamed FB,et al.Brain activationin restrained and unrestrained eaters:An fMRI study.Jour-nal of Abnormal Psychology,2009,118(3):598-60929 Demos KE,Kelley WM,Heatherton TF.Dietary restraintviolations influence reward responses in nucleus accumbensand amygdala.Journal of Cognitive Neuroscience,2011,23(8):1952-196330 Hariri AR,Brown SM,Williamson DE.Preference for im-mediate over delayed rewards is associated with magnitudeof ventral striatal activity.The Journal of Neuroscience,2006,26(51):13213-1321731 Stoeckel LE,Weller RE,Cook EW,et al.Widespread re-wardsystem activation in obese women in response to pic-tures of high-calorie foods.Neuroimage,2008,41(2):636-64732 Schur EA,Kleinhans NM,Goldberg J,et al.Acquired dif-ferences in brain responses among monozygotic twins dis-cordant for restrained eating.Physiology and Behavior,2012,105(2):560-567(收稿日期:2012-04-07)（上接第641页）参考文献1Anderson CA,Bushman BJ.Human Aggression.AnnualReview of Psychology,2002,53:27-512Alexander T,John A,Bargh.Automatic sources of aggres-sion.Aggression and Violent Behavior,2002,7(1):53-683Anderson CA,Berkowitz L,Donnerstein E.The influence ofmedia violence on youth.Psychological Science in the Pub-lic Interest,2003,4:81-1104张文新，纪林芹，宫秀丽，等.3-4岁儿童攻击行为发展的追踪研究.心理科学，2003，26(1)：49-523Greenwald AG,Schwartz JLK.Measuring individual differ-ences in implicit cognition:The implicit association test.Journal of Personality and Social Psychology,1998,74(5):181-1985朱蝉媚，宫火良，郑希付.未成年人内隐攻击性特征的实验研究.心理学探新，2006，26(2)：48-506Brian C,Frost,Lawrence R,et al.Implicit and explicit per-sonality:A test of a channeling hypothesis for aggressivebehaviour.Journal of Applied Psychology,2007,92(5):1299-13197Shuium Andrew Chen，杨治良，等.“攻击性行为”社会认知的实验研究.心理学报，1996，28(2)：75-798戴春林，杨治良，吴明证.内隐攻击性的实验研究.心理科学，2005，28(1)：96-98(收稿日期:2012-06-26)!中国临床心理学杂志2012年第20卷第5期645</p>